Universidade de Brasília - UnB Faculdade de Tecnologia - FT
Departamento de Engenharia Civil e Ambiental
Planejamento BIM 4D de uma Residência Unifamiliar do Minha Casa Minha Vida
Autor: César Seabra Pires Orientadora: Prof.ª Michele Tereza Marques Carvalho
Brasília, DF
2019
UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA FACULDADE DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL
PLANEJAMENTO BIM 4D DE UMA RESIDÊNCIA UNIFAMILIAR DO MINHA CASA MINHA VIDA
CÉSAR SEABRA PIRES
ORIENTADORA: MICHELE TEREZA MARQUES CARVALHO
MONOGRAFIA DE PROJETO FINAL EM ENGENHARIA CIVIL
BRASÍLIA – DF, 22 DE FEVEREIRO DE 2019
César Seabra Pires
Planejamento BIM 4D de uma Residência Unifamiliar do Minha Casa Minha Vida
Monografia de Projeto Final submetida ao Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Universidade de Brasília como parte dos requisitos necessários para obtenção do Grau Bacharel em Engenharia Civil, em 22 de fevereiro de 2019 apresentada e aprovada pela banca examinadora abaixo assinada:
Prof.ª: Michele Tereza, UnB/ ENC
Orientadora
Prof.ª: Cláudia Gurjão, UnB/ ENC
Membro Convidado
Mestranda: Ana Beatriz Piña, UnB/ ENC
Membro Convidado
Brasília, DF
22 de Fevereiro de 2019.
CIP – Catalogação Internacional da Publicação
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
SEABRA, C. P. (2019) Planejamento BIM 4D de uma Residência Unifamiliar do Minha Casa Minha Vida. Monografia de Graduação, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Faculdade de Tecnologia, Universidade de Brasília, DF, 60p.
CESSÃO DE DIREITOS
NOME DO AUTOR: Cesar Seabra Pires
TÍTULO DA MONOGRAFIA DE PROJETO FINAL: Planejamento BIM 4D de uma Residência Unifamiliar do Minha Casa Minha Vida
GRAU / ANO: Bacharel em Engenharia Civil / 2019
É concedida à Universidade de Brasília a permissão para reproduzir cópias desta monografia de Projeto Final e para emprestar ou vender tais cópias somente para propósitos acadêmicos e científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte desta monografia de Projeto Final pode ser reproduzida sem a autorização por escrito do autor.
Cesar Seabra Pires
SMPW Qd 15 Cj 2 Lt 1 Casa E Parkway
CEP: 71741502 - Brasília, DF - Brasil SEABRA, CESAR PIRES
Planejamento BIM 4D de uma Residência Unifamiliar do Minha Casa Minha Vida Brasília: UnB, 2019.
XX, 60 p. 210 x 297 mm (ENC/UnB, Graduação, Engenharia Civil, 2019).
Monografia (Graduação) – Universidade de Brasília – Faculdade de Tecnologia Orientação: Michele Tereza
1. Planejamento 4D 2. BIM 3. Minha Casa Minha Vida 4. Compatibilização de projetos multidisciplinares 5. Manual de planejamento 4D.
I. ENC/FT/UnB. II. Título (série).
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho aos meus pais, Roger e Inês, por seu amor e suporte desde sempre presentes, e aos meus irmãos Vítor e Cristiane, por seu companheirismo e carinho. Dedico também à Gabriela, por seu apoio, confiança e amor, e aos meus amigos e sócios Gustavo, Murilo e Filipe, pela oportunidade de viver um sonho e desafio comigo e pelo apoio nesse projeto.
RESUMO
O planejamento BIM 4D consiste na tomada de decisões a partir de simulações virtuais da construção criadas através da associação entre o modelo 3D em BIM e o cronograma de execução de uma obra. Este trabalho busca elaborar o planejamento BIM 4D de uma casa que se enquadra no programa Minha Casa Minha Vida e, a partir do estudo do processo de coordenação e compatibilização de projetos multidisciplinares, extração de quantitativos do modelo 3D compatibilizado e elaboração de cronograma da obra, e construção da simulação 4D na fase de pré-construção, espera-se obter ao final um manual para criação do planejamento 4D. Este manual abordará soluções, pontos centrais e possíveis riscos associados ao processo de construção do planejamento 4D.
Palavras-chave: Planejamento 4D. BIM. Minha Casa Minha Vida. Compatibilização de projetos multidisciplinares. Manual de planejamento 4D.
ABSTRACT
The 4D BIM planning consists on the decision making based on virtual construction simulations created through the association of the 3D model in BIM and the execution schedule of a site. This work seeks to elaborate the 4D BIM planning of a house that fits the Minha Casa Minha Vida program and, from the study of the process of coordination and compatibilization of multidisciplinary projects, extraction of quantities from the compatibilized 3D model and site schedule elaboration, and construction of the 4D simulation during the pre-construction phase, it is expected to obtain at the end a manual for the 4D planning creation. This manual will address solutions, central points and possible risks associated to the 4D planning construction process.
Keywords: 4D Planning. BIM. Minha Casa Minha Vida. Compatibilization of multidisciplinary projects. 4D planning manual..
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 11
1.1 DEFINIÇÃO DO PROBLEMA ... 11
1.2 JUSTIFICATIVA... 13
1.3 OBJETIVOS ... 14
1.3.1 Objetivo geral ... 14
1.3.2 Objetivos específicos ... 14
1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO ... 14
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 15
2.1 BUILDING INFORMATION MODELING (BIM) ... 15
2.2 MINHA CASA MINHA VIDA ... 17
2.3 DEFINIÇÃO, VANTAGENS E USOS DO PLANEJAMENTO 4D ... 18
2.4 PLANEJAMENTO 4D NO BRASIL ... 20
2.5 O PROCESSO DE MODELAGEM 4D ... 24
2.5.1 Aspectos Gerais ... 24
2.5.2 A planejamento 4D e o SINAPI ... 27
2.5.3 Classificação da informação no BIM, normatização e modelagem 4D ... 29
2.5.4 Aplicativos 4D ... 33
2.6 TENDÊNCIAS FUTURAS ... 35
2.7 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 38
3 METODOLOGIA ... 38
3.1 OBJETO DE ESTUDO DO PROJETO ... 38
3.2 ETAPAS DO PROJETO ... 39
3.2.1 Criação, Coordenação e Compatibilização de Projetos ... 39
3.2.2 Extração de Quantitativos e Montagem do Cronograma ... 40
3.2.3 Simulação 4D... 41
3.2.4 Elaboração do Manual do Planejamento 4D e Checklist... 41
3.3 CRONOGRAMA DO PROJETO... 42
4 ELABORAÇÃO DO PLANEJAMENTO 4D ... 43
4.1 CONSTRUÇÃO, COORDENAÇÃO E COMPATIBILIZAÇÃO DE PROJETOS ... 43
4.1.1 Criação do modelo arquitetônico inicial ... 43
4.1.2 Criação dos projetos complementares ... 45
4.1.3 Coordenação e Compatibilização de projetos... 48
4.2 EXTRAÇÃO DE QUANTITATIVOS E MONTAGEM DO CRONOGRAMA 50 4.2.1 Extração de Quantitativos ... 50
4.2.2 Montagem do Cronograma ... 50
4.3 PLANEJAMENTO E SIMULAÇÃO 4D ... 51
4.4 MANUAL DO PLANEJAMENTO 4D E CHECKLIST ... 53
4.4.1 Manual do Planejamento 4D ... 53
4.4.2 Checklist do Planejamento 4D ... 55
5 RESULTADOS/CONCLUSÕES ... 56
6 DISPOSIÇÕES FINAIS ... 58
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 59
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Relação entre esforço e impacto. ... 20
Figura 2. Tempo de uso do 4D no Brasil. ... 21
Figura 3. Iniciativas futuras relacionadas ao 4D ... 22
Figura 4. Ordem cronológica de implementação de atividades relacionadas ao BIM ... 23
Figura 5. Níveis de Desenvolvimento (ND) dos componentes BIM. ... 26
Figura 6. Exemplo de composição auxiliar do SINAPI. ... 29
Figura 7. Esquema de classes da ISO 12006-2 e seus relacionamentos. ... 30
Figura 8. Relação entre a NBR 15965 e ISO 12006-2 ... 31
Figura 9. Relacionamento entre as tabelas da NBR 15965 ... 32
Figura 10. Exemplo de cronograma utilizando a Tabela 3R. ... 33
Figura11. Interface do software Navisworks. ... 34
Figura 12. Comparação de imagem entre (a) a foto retirada durante a execução e (b) o resultado da busca de imagem no modelo 4D mais similar. ... 37
Figura 13. Detecção dos objetos entre (a) a foto tirada e (b) o resultado da busca de imagem no modelo 4D mais similar. ... 37
Figura 14. Planta baixa da residência unifamiliar, objeto do estudo. ... 39
Figura 15. Fluxo de etapas previstas para o desenvolvimento da simulação 4D. ... 41
Figura 16. Diagrama de Gantt do projeto. ... 43
Figura 17. Planta baixa do modelo base ND200.. ... 44
Figura 18. Modelo de parede genérica utilizado no projeto. ... 45
Figura 19. Modelo 3D estrutural exportado do TQS para o Revit ... 46
Figura 20. Modelo Elétrico 3D no Revit ... 47
Figura 21. Choque de incompatibilidade entre tubulação hidráulica e viga ... 49
Figura 22. Choque de incompatibilidade com tubulação de ventilação atravessando a calha . 49 Figura 23. Quantitativo de eletrodutos em metros gerado pelo Revit ... 50
Figura 24. Modelo da planilha para cálculo das durações de atividades ... 51
Figura 25. Parametrização dentro do Revit ... 52
LISTA DE QUADROS
Quadro 1. Dimensões do BIM ... 16
Quadro 2. Faixas de financiamento do MCMV segundo suas fases ... 18
Quadro 3. Ferramentas de utilização do modelo 4D ... 19
Quadro 4. Percepção de benefícios na utilização de 4D por diversos stakeholders ... 21
Quadro 5. Cronograma do projeto ... 42
SIGLAS E ABREVIATURAS
3D Três Dimensões 4D Quatro Dimensões
ABDI Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
AIA American Institute of Architects AEC Arquitetura, Engenharia e Construção BIM Business Information Modeling CAD Computer Aided Design
CPM Critical Path Method DBB Design-Bid-Build
EAP Estrutura Analítica de Projeto EVA Economic Value Added ECO Engineering Change Orders
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística IFC Industry Foundation Classes
IPC Integrated Project Delivery
ISO International Organization for Standartization MDIC Ministério da Indústria, Comércio Exterior e Serviços MCMV Minha Casa Minha Vida
NBS National BIM Report ND Nível de Desenvolvimento
PERT Program Evaluation and Review Technique RDC Regime Diferenciado de Contratações RFI Requests For Information
SINAPI Sistema Nacional de Pesquisa de Custos e Índices da Construção Civil UFSC Universidade Federal de Santa Catarina
1 INTRODUÇÃO
1.1 DEFINIÇÃO DO PROBLEMA
Na indústria da construção civil, é frequente a ocorrência de atrasos na entrega de obras. De acordo com pesquisas realizadas nos Estados Unidos, cerca de 70% dos empreendimentos ultrapassam o prazo de execução delimitado inicialmente no cronograma (CAIN, 2004). Apesar da inexistência de estatísticas e pesquisas abrangentes, os números da realidade brasileira não são melhores que estes (SUZUKI & SANTOS, 2015).
Os principais efeitos desses atrasos são o desentendimento entre as partes interessadas (stakeholders), má imagem do empreiteiro, aumento da duração e custo da obra e aplicação de multas (CABRITA, 2008). Segundo Pereira (2012), as principais causas dos comuns atrasos são a má elaboração do planejamento do projeto e a programação de serviços ineficazes, demonstrando a importância de um bom planejamento e controle de execução.
Além disso, a natureza temporária da construção civil e o caráter único de seus produtos, que se mantêm fixos enquanto a indústria “se desloca” (KOSKELA & BALLARD, 2003), são outros aspectos que ressaltam a importância da criação de um realista e preciso planejamento da execução, bem como um controle efetivo das obras. Dentre as técnicas e ferramentas tradicionalmente utilizadas para realização dessas atividades, como diagramas de precedência e linhas de balanço, uma característica comum é o fato de não proporcionarem uma visão espacial da construção ao longo de sua execução (BIOTTO, FORMOSO, &
ISATTO, 2015).
Essa visualização é possível com o uso de modelos 4D, que consistem numa combinação do modelo geométrico digital do empreendimento em 3D, representando sua dimensão espacial, com o cronograma de execução da obra, representando sua dimensão temporal (RISCHMOLLER & ALARCÓN, 2002; KUNZ & FISCHER, 2011). Assim, o uso do 4D é uma nova ferramenta que auxilia no processo da tomada de decisão na gestão de sistemas construtivos (BIOTTO, FORMOSO, & ISATTO, 2015), levando a uma série de vantagens, conforme enumera FISCHER (2015): (1) Geração de projetos e cronogramas melhores; (2) Melhoria da programação de atividades e previsibilidade de custos; (3) Aumento da produtividade e redução do retrabalho; (4) Melhoria da comunicação entre proprietários, empreiteiros e fornecedores; (5) Redução de Engineering Change Orders (ECOs), em até 90% em alguns casos; e (6) Redução da quantidade de Requests for Information (RFIs) durante as obras, em até 60%.
Contudo, o esforço e custo envolvidos com a implantação e atualização desses
modelos 4D constituíram como barreiras à disseminação dessa forma de planejamento (KHATIB, CHILESHE, & SLOAN, 2007). Somente com a recente expansão do uso da tecnologia BIM (Building Information Modeling) por empresas do setor de construção, apontada por alguns estudos - como o da organização McGraw Hill Construction (2014) -, ocorreu o crescimento e desenvolvimento em paralelo do planejamento 4D. Isso se deve ao fato das informações geométricas (dimensão espacial) já estarem incluídas no modelo BIM, podendo ser utilizadas diretamente na geração dos modelos 4D, simplificando bastante todo o processo (EASTMAN, 2011).
O BIM 4D se aplica desde obras de infraestrutura à edificações, sejam elas grandes prédios comerciais ou habitações populares. Nesse projeto, o objeto de estudo será uma residência unifamiliar de baixa renda que se enquadra no programa Minha Casa Minha Vida (MCMV). Esse programa foi lançado em 2009 pelo Governo Federal em parceria com os estados, municípios, empresas e entidades sem fins lucrativos para permitir o acesso à casa própria para famílias de baixa e média renda, através da concessão de financiamentos de longo prazo a juros baixos pela Caixa Econômica Federal e Banco do Brasil.
Atualmente no Brasil, a literatura do BIM 4D engloba estudos relacionados à implantação no ensino (AZEVEDO & MOLINA, 2015; RUSCHEL, ANDRADE, &
MORAIS, 2013); uso do BIM 4D em casos práticos de planejamento e controle de obras com uso do Revit® (GARRIDO, GUARDA, JUNIOR, & CAMPESTRINI, 2013) e até seu uso relacionado à implantação de sistemas de gestão da produção no contexto organizacional de empresas de construção (BIOTTO, FORMOSO, & ISATTO, 2015).
Contudo, apesar das várias publicações com as diversas temáticas citadas, pouco é encontrado na literatura a respeito da construção/elaboração prática de um planejamento 4D de uma edificação de maneira colaborativa, englobando tanto o projeto arquitetônico quanto os complementares, especialmente em um nível de detalhe no qual se especifique um passo a passo, sob formato de um manual, de como fazê-lo, abordando ainda pontos centrais a serem observados e possíveis riscos associados a esse processo. Dessa forma, este trabalho tem a proposta de montar um manual para a execução do planejamento 4D de uma residência unifamiliar destinada ao programa Minha Casa Minha Vida, com enfoque na coordenação entre disciplinas, interoperabilidade e detalhamento do processo de construção da simulação 4D.
1.2 JUSTIFICATIVA
Segundo pesquisa feita com mais de 727 construtores de 10 países (incluindo o Brasil) pela organização McGraw Hill Construction, 29% dos entrevistados julgaram que o uso de BIM 4D figura entre as três atividades consideradas mais importantes na etapa de pré- construção de um empreendimento (MCGRAW HILL CONSTRUCTION, 2014), ratificando o interesse dessas organizações empresariais quanto ao uso da tecnologia 4D e o apoio ao seu desenvolvimento e utilização.
De acordo com Porwal & Hewage (2013), a adoção e uso do BIM na construção civil dependem principalmente do proprietário do empreendimento e/ou cliente que recebe o projeto. Como governos assumem o papel de “clientes” de projetos de empreendimentos públicos que financiam, têm grande influência no uso e desenvolvimento dessa tecnologia e, por consequência, do planejamento em 4D, na medida que podem optar ou não por exigir que tais empreendimentos utilizem a modelagem BIM.
Seguindo essa lógica, o governo britânico exige desde abril de 2016 que todos os projetos centralmente adquiridos (centraly-procured) atendam ao BIM Nível 2, com o objetivo de reduzir custos de aquisição1. O BIM Nível 2 éum nível de desenvolvimento BIM caracterizado pela utilização de um modelo federado, no qual dados geométricos 3D e não gráficos são trabalhados de maneira colaborativa por todas as partes envolvidas no ciclo de vida do projeto. Assim, assumindo essa postura de estímulo à tecnologia, o nível de adoção ao BIM no Reino Unido atingiu mais de 70% segundo o NBS 2018 (National BIM Report) do país e foi calculada uma economia de £855 milhões entre 2014 e 2015 pelo governo inglês (NBS 2016).
Outros países que têm políticas governamentais de estímulo ao uso e desenvolvimento BIM são os Estados Unidos, Noruega, Dinamarca e, mais recentemente, o Brasil. O decreto de lei nº 9.377 de 17 de maio de 2018 instituiu a estratégia nacional de disseminação do BIM, com o objetivo de reduzir prazos, custos e aumentar a qualidade das construções no país.
Segundo esse decreto, obras financiadas pelo governo federal a partir de 2021 necessitarão ser desenvolvidas em BIM.
Tal decreto vem após o lançamento da coletânea de Guias BIM ABDI-MDIC, desenvolvida a partir de uma parceira entre as duas instituições (Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial e Ministério da Indústria, Comércio Exterior e Serviços) com o
1Tradução própria de procurement. O procurement é um regime de aquisição de bens e serviços baseado na livre concorrência (tendering) ou licitação com base no menor preço.
objetivo de disponibilizar informações orientadoras para as práticas de planejar, projetar (especificar-quantificar-orçar), contratar, fiscalizar e aceitar obras públicas ou privadas, em aplicações BIM.
Dessa forma, diante do interesse de empresas na implantação do BIM 4D e de políticas de governo que buscam desenvolver o processo de projetos em BIM, o qual está estritamente ligado à modelagem em 4D, é clara a tendência de crescimento do uso do BIM 4D no setor da construção civil no futuro. Essa tendência, associada à abordagem inovadora do projeto em relação ao que se encontra hoje na literatura, é a base para a realização desse projeto.
1.3 OBJETIVOS
O presente trabalho tem como objetivos os descritos a seguir.
1.3.1 Objetivo geral
- Elaboração de manual para realização do planejamento 4D de uma residência unifamiliar do Minha Casa Minha Vida com uso de BIM, na etapa de pré-construção.
1.3.2 Objetivos específicos
- Obtenção da simulação 4D do empreendimento;
- Criação de um checklist prático de como fazer esse planejamento;
- Avaliação da integração e colaboração entre softwares BIM.
1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO
Este trabalho está organizado em 6 capítulos, sendo eles: Introdução, Revisão Bibliográfica, Metodologia, Elaboração do Planejamento 4D, Resultados/Conclusões e Disposições Finais.
Na Introdução, foi apresentada a temática desse projeto, a justificativa para realização do mesmo, quais seus objetivos, bem como a estrutura do trabalho aqui abordada.
A revisão bibliográfica trouxe definições e conceitos essenciais para o entendimento do projeto, tais como o planejamento BIM 4D e programa Minha Casa Minha Vida. Assim, buscou situar o leitor acerca do que se sabe e o que não se sabe sobre o assunto até o presente momento, apontando desafios à sua expansão e tendências futuras.
No terceiro capítulo, foi definida a metodologia composta por etapas consecutivas que almejam o atingimento dos objetivos, e apresentado o cronograma de elaboração do projeto.
O capítulo 4 discorre sobre a elaboração do planejamento 4D, tanto no que diz respeito à construção do modelo 3D quanto à criação do cronograma de execução e da simulação 4D da obra. Além disso, é apresentado o manual para elaboração do planejamento 4D, que é o objetivo geral desse projeto, e o checklist para a construção desse planejamento.
O capítulo 5 avalia os resultados obtidos, onde são pontuadas algumas observações, chegando-se a conclusões relacionadas ao tema.
Por fim, o sexto e último capítulo traz as disposições finais, contando sobretudo com sugestões para futuras pesquisas acerca de alguns pontos observados ao longo desse projeto.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 BUILDING INFORMATION MODELING (BIM)
O BIM é um conceito que surgiu há mais de trinta anos, apresentado por Chuck Eastman no chamado AIA Journal. Desde seu conceito inicial, o BIM leva em conta a integração entre elementos e suas representações virtuais para representação da construção em um modelo virtual (ABDI; MDIC, 2017). Entretanto, o BIM não é apenas um modelo 3D.
Segundo Eastman (2008), o “BIM é uma tecnologia de modelagem associada a um conjunto de processos para produzir, comunicar e analisar modelos de edificações”, sendo que um modelo BIM se caracteriza por:
- Componentes da edificação são apresentados como representações digitais inteligentes (objetos) que “sabem” o que são e que podem ser associados com gráficos computacionais, dados, atributos e regras paramétricas;
- Componentes que incluem dados descritivos de seu comportamento como necessário para análises e processos de projeto, tais como levantamentos de quantitativos, especificações e análise energética;
- Dados consistentes e sem redundância de modo que alterações nos componentes sejam representadas em todas as vistas do componente;
- Dados coordenados de modo que todas as vistas do modelo sejam representadas de modo coordenado (EASTMAN C. M., 2008).
De acordo com alguns autores, como Eastman (2011), o BIM possui capacidades multidimensionais como uma modelagem “nD”, assumindo a existência da capacidade
“infinita” de usos que se possa dar a tais modelos da informação da construção. Entende-se como “dimensão” 3D a utilização de BIM para modelagem autoral (criação de projetos de
cada disciplina) e coordenação espacial (detecção de interferências), possibilitando maior consistência das informações entre as suas diversas fontes (vistas, plantas, etc) e entendimento melhorado a partir da visualização tridimensional (ABDI; MDIC, 2017).
Na quarta dimensão, adiciona-se o componente “tempo”, possibilitando a elaboração da simulação gráfica do processo da construção de acordo os prazos estabelecidos no cronograma. No BIM 5D, tem-se a inclusão do fator “custo”, tornando possível a criação de estimativas de custos e o planejamento e gerenciamento de desembolsos ao longo da obra. Já o 6D inclui dados de manutenção e operação da edificação, estando, portanto, relacionada ao seu ciclo de vida (ABDI; MDIC, 2017).
Segundo Lee (2015), não existe consenso na literatura sobre os usos a partir do 6D, havendo interpretações acerca do 7D como sendo modelos orientados para dar suporte a iniciativas de sustentabilidade e eficiência energética, assim como o 8D estaria vinculado à segurança no trabalho. Estes usos devem ser padronizados à medida que normas específicas forem criadas definindo regras claras e objetivas nesse sentido (ABDI; MDIC, 2017).
O Quadro 1 traz as diversas dimensões do BIM, sendo que este projeto terá enfoque na sua quarta dimensão.
Quadro 1. Dimensões do BIM
Fonte: Lee, 2015
2.2 MINHA CASA MINHA VIDA
O programa Minha Casa Minha Vida surgiu em 2009, durante o governo Lula, com o objetivo de facilitar a aquisição de imóveis pela população de baixa renda e também incentivar a produção de novas unidades habitacionais no país, estimulando o comércio através do aumento da oferta de imóveis e gerando emprego e renda para um grande número de trabalhadores.
Inicialmente, o programa foi alvo de muitas críticas relacionadas aos problemas financeiros que poderia causar para o Estado, já que parte do valor do imóvel é subsidiada pelo governo e também porque poderia gerar uma bolha imobiliária. Por outro lado, recebeu grande apoio por uma parcela da população, por proporcionar a redução das diferenças sociais e do déficit habitacional existente no país.
Ao longo de sua existência, pode-se dividir o programa em 3 fases. A primeira delas teve início em 2009 e seu objetivo principal era popularizar a aquisição de unidades habitacionais em todo o território brasileiro. Tendo como meta a construção de 1 milhão de habitações para famílias com renda de até 10 salários mínimos, o governo apresentou as condições do programa e cadastrou interessados tanto em comprar quanto construir imóveis com o benefício do MCMV.
Em 2011, durante o governo Dilma, iniciou-se a Fase 2 do Minha Casa Minha Vida, como parte do Programa de Aceleração do Crescimento 2 (PAC2). Nessa etapa, a meta era a construção de mais 2 milhões de casas, com um investimento de R$125,7 bilhões até o fim de 2014. Além disso, deu-se início à participação do Banco do Brasil no programa. Segundo dados do Ministério das Cidades e da Caixa Econômica Federal, em 2014 haviam sido entregues 1,7 milhão de casas desde o início do programa e mais 1,7 milhão estavam em fase de construção.
Atualmente, o programa se encontra na sua terceira fase. Na Fase 3, além das faixas 1, 2 e 3 já existentes de acordo com a renda bruta mensal do comprador interessado, houve também a criação da faixa 1,5 - que beneficia famílias com renda mensal bruta de até R$
2.350,00. O Quadro 2 mostra traz os limites máximos de renda bruta mensal dos compradores de cada faixa do programa para as três fases citadas.
Quadro 2. Faixas de financiamento do MCMV segundo suas fases
Fonte: Adaptado de “O Programa Minha Casa Minha vida”, disponível em https://www.sienge.com.br/minha-casa-minha-vida. Acessado em 03/07/2018
2.3 DEFINIÇÃO, VANTAGENS E USOS DO PLANEJAMENTO 4D
A modelagem 4D consiste numa associação entre um modelo geométrico 3D e a dimensão temporal, sendo as tarefas que compõem o cronograma de execução da obra associadas aos componentes do modelo 3D, permitindo uma visualização da sequência de execução ao longo do tempo, de forma a contribuir para o entendimento do processo de produção por parte dos envolvidos em sua gestão e apoiar a tomada de decisão (KYMMELL, 2008).
A utilização de modelos 4D não é algo recente (EASTMAN, 2011). Collier e Fischer (1995) relataram o uso da modelagem 4D com o objetivo de comunicar, coordenar equipes e planejar a logística na obra de ampliação de um hospital. Tampouco é algo trivial, sendo a associação entre modelo 3D e cronograma de execução bastante trabalhosa e pouco flexível a mudanças caso seja feita em CAD. Assim, o esforço envolvido na alteração e atualização desses modelos foi um dos fatores que restringiu seu uso aos estágios iniciais dos empreendimentos e fases pré-construção, etapas nas quais a visualização do empreendimento é necessária devido à demanda do cliente ou a algum fator específico (EASTMAN, 2011;
SACKS, RADOSAVLJEVIC, & BARAK, 2010).
Contudo, o uso da modelagem 4D foi fortemente impulsionado pelo desenvolvimento da tecnologia BIM nos anos recentes. Isso se deve a diversos fatores associados à modelagem da informação da construção, como a interoperabilidade e possibilidade de centralização da informação, reduzindo a necessidade de coleta e mudança das informações, resultando em aumento da velocidade e precisão das informações transmitidas, na possibilidade de automatização de atividades de verificação e análises, bem como no suporte às atividades de
operação e manutenção (EASTMAN, 2011; GENERAL SERVICES ADMINISTRATION, 2007).
As vantagens do planejamento 4D são diversas. Segundo Biotto et al. (2012), dentre as facilidades que os gestores de um empreendimento dispõem ao fazer uso de tecnologia, se encontram o apoio a decisões sobre o arranjo físico e logística do canteiro, sequência de execução das atividades e definição da estratégia de ataque das obras, agregando valor e mitigando riscos a partir do compartilhamento de informações e da melhor comunicação entre a equipe de planejamento e de execução e diretores. Suzuki e Santos (2015) citam ainda a possibilidade de comparação entre o cronograma proposto (linha de base) e o avanço real (executado) da obra. Koe e Fischer (1998) indicam também diferenciais no uso de modelos 4D como ferramenta de visualização, integração e análise, conforme mostra o Quadro 3.
Quadro 3. Ferramentas de utilização do modelo 4D
Fonte: Koo e Fischer, 1998
Na mesma linha, em estudo realizado com o objetivo de determinar quais motivos
levam empresas a adotar o BIM, comprovou-se que vários deles envolvem em maior ou menor grau benefícios do uso da modelagem 4D, tais como: o estudo da sequência da execução da construção, a identificação prévia de conflitos (clash detection) e a comunicação com as equipes diretamente envolvidas na execução (EADIE, 2013).
Um dos pontos em comum entre os autores mencionados, que é um dos efeitos mais notáveis do fluxo de projetos em BIM, é concentração das decisões de projeto em uma etapa anterior ao processo tradicional. Esse benefício é reflexo de um projeto muito mais desenvolvido e coeso antes do início das etapas que consomem maior fatia de tempo e recursos, condição obtida pela definição muito mais acurada dos elementos do modelo 3D em BIM nas fases iniciais de um empreendimento e da maior troca de informações entre diversos integrantes do processo, como projetistas das diversas disciplinas, montadoras, fabricantes etc. (ABDI; MDIC, 2017). Esse maior volume de decisões tomadas em etapas anteriores é bem vantajoso, na medida em que maximiza a capacidade dessas decisões de influenciar nos custos e funcionalidades do empreendimento e, no caso de uma possível mudança de direcionamento no projeto de arquitetura, engenharia e construção (AEC), faz com que o custo dessa alteração seja menor. Tal ponto é ilustrado através da Figura 1, chamada curva de McLeamy.
Figura 1. Relação entre esforço e impacto. Fonte: ABDI e MDIC, 2017
2.4 PLANEJAMENTO 4D NO BRASIL
Dados disponíveis apontam que 72% das empresas que usam BIM no Brasil fazem o uso do planejamento 4D (MCGRAW HILL CONSTRUCTION, 2014), sendo que, em
pesquisa conduzida no país, Suzuki e Santos (2015) confirmaram a percepção positiva dos diversos stakeholders sobre os resultados obtidos com a ferramenta (Quadro 4) e concluíram que a tecnologia ainda se encontra em fase inicial de implementação no Brasil, conforme mostrado na Figura 2.
Quadro 4. Percepção de benefícios na utilização de 4D por diversos stakeholders
Fonte: Suzuki e Santos, 2015
Figura 2. Tempo de uso do 4D no Brasil. Fonte: Suzuki e Santos, 2015
Suzuki e Santos (2015) afirmam ainda que entre as ações futuras direcionadas ao desenvolvimento e melhoramento do processo de planejamento 4D estão a maior interação entre os diversos agentes do processo (por exemplo, projetistas e equipe de planejamento), melhor integração entre a modelagem 3D e 4D, com melhor organização do modelo e codificação para acelerar o projeto 4D; e maior investimento em pessoal (Figura 3). Além disso, consideram como essencial que o governo federal assuma o papel de liderança no uso do BIM, balizando o avanço de suas iniciativas. Estas, ao partirem de órgãos públicos, com elevada capacidade de investimentos, podem contribuir para inserção mais rápida do BIM no mercado.
Figura 3. Iniciativas futuras relacionadas ao 4D. Fonte: Suzuki e Santos, 2015
A necessidade de investimento em capital humano revela a importância do desenvolvimento do ensino do BIM para a implementação do 4D. Considerando que o BIM envolve grande mudança de paradigma na construção civil, uma formação adequada que inclua a compreensão de seus conceitos é um desafio para academia, sendo esta superação fundamental para sua adoção pelo mercado nacional (AZEVEDO & MOLINA, 2015).
Com o objetivo de compreender as estratégias de implementação no ensino do BIM no Brasil, Ruschel e Andrade (2013) realizaram um estudo a partir do qual concluíram que a tecnologia vem sendo implantada de forma muito gradual e pouco efetiva nos cursos de Arquitetura e Engenharia Civil, enquanto as experiências de ensino internacionais se encontram em estágio de maior amadurecimento, com ênfase na colaboração durante o processo de projeto e no gerenciamento da construção.
Entre os pontos cruciais para a implementação do BIM no ensino estão a compreensão de seu conceito por professores e condução de uma revisão da estrutura das grades curriculares, com a criação de eixos verticais e horizontais de conhecimentos atrelados ao BIM. Além disso, conceitos de coordenação, colaboração e integração são essenciais para uma prática de projeto baseada no BIM e, portanto, devem compor a estrutura desses cursos (RUSCHEL, ANDRADE, & MORAIS, 2013).
Algumas pesquisas e iniciativas recentes surgiram com o intuito de atacar tais desafios ao desenvolvimento do BIM e, consequentemente, ao uso do planejamento 4D, estando parte delas associadas ao ensino do BIM e ao desenvolvimento de capital humano capacitado, e outras relacionadas ao incentivo e apoio governamental no uso do BIM.
Em estudo acerca da implementação do uso do BIM no curso de Engenharia de Infraestrutura da UFSC (Universidade Federal de Santa Catarina), Oliveira (2017) sugere uma ordem cronológica para implementação do BIM, com atividades mais simples e com menor prazo de implementação se localizando na parte superior da Figura 4. Ainda segundo a autora, um ponto fundamental é a implementação de uma disciplina com enfoque em realizar um projeto integrador, sendo também o planejamento 4D um tema para disciplina mais avançada.
Figura 4. Ordem cronológica de implementação de atividades relacionadas ao BIM Fonte: Oliveira, 2017
Por outro lado, a aprovação do decreto de lei nº 9.377 em maio de 2018 comprova o interesse do governo brasileiro em caminhar em direção ao aumento da utilização do BIM, na medida em que obriga que obras financiadas com recursos públicos federais a partir de 2021 façam uso da tecnologia. Em caráter de apoio à disseminação do uso do BIM, outra iniciativa foi o lançamento da coletânea de Guias BIM ABDI-MDIC através de uma parceria entre as duas instituições, composta por 6 volumes, com o objetivo de divulgar gratuitamente
informações sobre o BIM e suas possibilidades à sociedade e sobretudo aos diversos stakeholders do processo de projeto. O planejamento 4D é abordado no item 7.2 do Guia 03.
A coletânea é dividida nas seguintes partes:
- Guia 01: Processo de Projeto BIM;
- Guia 02: Classificação da Informação no BIM;
- Guia 03: BIM na Quantificação, orçamentação, planejamento e gestão de serviços da construção;
- Guia 04: Contratação e elaboração de projetos BIM na arquitetura e engenharia;
- Guia 05: Avaliação de desempenho energético em Projetos BIM;
- Guia 06: A implantação de Processos BIM.
Algumas das pesquisas mais recentes relacionadas ao BIM 4D no Brasil têm tido como enfoque a sua implantação prática no planejamento de edificações, assim como no acompanhamento e controle da execução, garantindo a correção do planejamento com decorrer da obra (GARRIDO, GUARDA, JUNIOR, & CAMPESTRINI, 2013). Tal mudança sinaliza o início do uso da ferramenta na fase de execução de obras.
Outra temática com nova abordagem em BIM 4D é encontrada em Biotto et al (2015), que discorrem sobre a implementação do BIM 4D na gestão de sistemas de produção no contexto organizacional de empresas de construção. Contudo, não se encontra com grande expressividade na literatura projetos multidisciplinares de implantação prática do planejamento 4D, tratando da compatibilidade e colaboração entre diferentes atores do processo de projeto, fatores citados por diversos autores como essenciais para a expansão do BIM 4D.
2.5 O PROCESSO DE MODELAGEM 4D 2.5.1 Aspectos Gerais
No processo de modelagem 4D, é fundamental que se defina quem será o usuário do modelo 4D. Este pode ser o setor de planejamento, projetos ou ainda de execução, composto pelas equipes presentes no canteiro de obras (COBLE, BLATTER, & AGAJ, 2005). A definição do escopo do modelo 4D a partir da identificação dos problemas a serem resolvidos pelas equipes do empreendimento também se configura como atividade de suma importância, já que tem implicações na escolha dos envolvidos no esforço da modelagem (FISCHER,
HAYMAKER, & LISTON, 2005).
Tendo posse dessas informações, procede-se à decisão de qual será o nível de desenvolvimento do modelo 4D, o qual irá influenciar diretamente o nível de detalhamento dos componentes 3D. Entre os fatores que influem na decisão de detalhamento do modelo 4D estão os objetivos do usuário do modelo (EASTMAN, 2011), os impactos e benefícios esperados de sua utilização (LEITE, 2011), as respostas esperadas que ele forneça (FISCHER, HAYMAKER, & LISTON, 2005) e a fase do ciclo de vida da obra (ABDI;
MDIC, 2017).
O nível de desenvolvimento (ND), ou Level of development (LOD), dos componentes do modelo é uma medida da confiabilidade que estes atingiram ao longo do ciclo de vida do projeto, aumentando conforme este se desenvolve (ABDI; MDIC, 2017). Ou seja, conforme o projeto avança, os componentes atingem um maior volume de informação, dando maior confiabilidade ao modelo como um todo. Um ponto a ser ressaltado é que o nível de desenvolvimento dos componentes 3D não é uma medida do seu nível de detalhe, mas sim de confiabilidade da informação (ABDI; MDIC, 2017). A Figura 5 traz o sistema de classificação dos níveis de desenvolvimento dos componentes abordada na coletânea de Guias BIM ABDI-MDIC, que variam desde o ND100 (informações gráficas simples) até o ND500 (as-built).
Figura 5. Níveis de Desenvolvimento (ND) dos componentes BIM. Fonte: ABDI; MDIC, 2017
Em relação à definição do responsável pela construção do modelo 4D, Fischer, Haymaker e Liston (2005) defendem que deva ser feita pela empresa que executa a obra. Isso porque, caso se opte pela construção do modelo sem a presença do executor, diversas atividades temporárias e preparatórias que não são produto final do empreendimento e, portanto, não fazem parte do repertório e/ou escopo do projetista (tais como instalações provisórias, mobilização e desmobilização de maquinário, escavação de fundações, etc.) poderão ser esquecidas ou desconsideradas durante a construção do modelo 4D (ABDI;
MDIC, 2017).
O trabalho em um ambiente colaborativo e integrado possibilita que se atinja o máximo dos recursos proporcionados pelo BIM 4D. Contudo, essa condição não é muito encontrada na realidade do nosso mercado, que ainda utiliza muito do sistema Projeto-Edital- Construção (DBS)2, em que se tem a segregação de partes valiosas do processo e a criação de barreiras para colaboração entre os agentes envolvidos. Dessa forma, um desafio e oportunidade na expansão do uso da ferramenta 4D no planejamento de obras é o aumento do uso de processos de contratação mais modernos, tais como o Desenvolvimento Integrado de Projetos (IPD)3, no qual ocorre a divisão de responsabilidade e riscos entre os diversos stakeholders, mas com remuneração de acordo com os resultados de todos os envolvidos (ABDI; MDIC, 2017).
O regime de execução por contratação integrada no Brasil pode se aplicado em licitações realizadas através do Regime Diferenciado de Contratações Públicas (RDC), estabelecido pelo decreto de lei nº 12.462 de 4 de agosto de 2011, e se encontra intimamente ligado à expansão do BIM e do planejamento 4D. Isso porque nesse regime um mesmo vencedor da licitação é responsável pela elaboração e desenvolvimento dos projetos básico e executivo; execução de obras e serviços de engenharia; e montagem, realização de testes, pré- operação e todas as demais operações necessárias e suficientes para a entrega do objeto final.
2.5.2 A planejamento 4D e o SINAPI
Uma das etapas fundamentais para a construção do planejamento 4D é a definição de qual será a duração de cada atividade integrante da EAP, a fim de se elaborar o cronograma da obra. Uma das formas de fazer essa estimativa da duração é a partir da divisão da quantidade total de serviço a ser realizada para uma atividade pela sua produtividade. Uma das possíveis formas de estimar a produtividade de um serviço é através do SINAPI (Sistema
2 Tradução própria de “Design-Bid-Build”
3 Tradução própria de “Integrated Project Delivery”
Nacional de Pesquisa de Custos e Índices da Construção Civil).
Instituído em 1969 pelo Banco Nacional da Habitação e atualmente gerido pela Caixa Econômica Federal e pelo IBGE em um regime de responsabilidade compartilhada, o SINAPI funciona como uma base para elaboração do orçamento de referência de obras financiadas com recursos da União.
Os relatórios de composições do SINAPI são divulgados mensalmente, sendo os preços coletados nas 27 capitais do país pelo IBGE, em estabelecimentos regulares, para aquisição de uma unidade de comercialização de cada produto, para pagamento à vista e não incluem frete. Desde 2013, a Caixa divulga relatórios de preços considerando os efeitos da desoneração da folha de pagamentos na construção civil e relatório com encargos sociais que contemplam 20% de INSS (sem desoneração).
Os tipos de composições do SINAPI são:
- Composições principais: relacionadas à execução de serviços principais, incluindo mão de obra, materiais, equipamentos e outras composições auxiliares envolvidas nos serviços;
- Composições auxiliares (exemplo na Figura 6): relacionadas a etapas de processamento intermediário ou a subatividades de composições principais;
- Composições de custo horário de equipamentos;
- Composições de custo horário de mão de obra;
- Composições representativas: de simples utilização, representando tipologias de projeto mais recorrentes;
- Composições de transporte: criada para representar o esforço de mão de obra necessária para o transporte de materiais dentro do canteiro de obras;
- Kits de composições: pré-definidas, com objetivo de facilitar a utilização das referências do sistema.
Figura 6. Exemplo de composição auxiliar do SINAPI.
Fonte: Manual de Metodologias e Conceitos do SINAPI, 2018.
2.5.3 Classificação da informação no BIM, normatização e modelagem 4D
A interoperabilidade é essencial para o uso do BIM 4D, sendo a classificação da informação no BIM uma ferramenta poderosa para sua obtenção, garantindo maior facilidade e integração durante a elaboração do planejamento e controle de obras (ABDI; MDIC, 2017).
No Brasil, a classificação da informação é abordada pela ABNT NBR 15965 - Sistemas de classificação da informação da construção, correlacionada com a classificação OMNICLASS.
Esta tem caráter internacional e é o padrão inserido nos aplicativos compatíveis com a norma ISO 16739:2013 - Industry Foundation Classes (IFC) for data sharing in the construction and facility management services, referência para todos os aplicativos BIM e sua homologação quanto à interoperabilidade através do arquivo IFC.
A NBR 15965 é estruturada conforme a ABNT NBR ISO 12006-2:2018 Construção de edificação - Organização de informação da construção - Parte 2: Estrutura para classificação. Esta norma internacional identifica um conjunto de tabelas, títulos e seus relacionamentos lógicos, de maneira que cada tabela representa uma classe de acordo com uma visão particular, de forma ou função, conceituada no texto. A definição precisa de um objeto é obtida pela combinação entre diversas classes.
Como o desenvolvimento de um projeto se dá de forma progressiva ao longo do ciclo de vida de uma edificação, uma das prerrogativas dos sistemas que se baseiam na ISO 12006- 2 é o múltiplo relacionamento entre classes, partindo-se de quatro principais processos: os relacionados à incepção (pré-design), concepção ou projeto (design), produção e manutenção.
Assim, a partir de estruturas hierárquicas entre diferentes classes (relações “tipo de”) e composições hierárquicas (relações “parte de”), descrevem-se os diversos aspectos
relacionados à construção (Figura 7). Como exemplo, uma mesma janela de madeira pode ser um tipo de janela ou ainda fazer parte do sistema de envoltório (fachadas).
Figura 7. Esquema de classes da ISO 12006-2 e seus relacionamentos.
Fonte: ABDI; MDIC, 2017
A norma ABNT NBR 15965 ainda está em processo de desenvolvimento e, quando concluída, será composta por 13 tabelas, cada uma descrevendo uma “classe” da construção;
ou seja, um conjunto de objetos e conceitos com características semelhantes, seguindo uma lógica comum. A norma é dividida em 7 partes (especificadas abaixo), sendo que as partes 4, 5 e 6 ainda não foram publicadas. Apesar disso, é possível ter uma boa ideia do que estas conterão a partir dos textos que já podem ser consultados.
- Parte 1: Terminologia e classificação, publicada em 2011;
- Parte 2: Características dos objetos da construção (Tabelas 0M - Materiais e 0P -
Propriedades), publicada em 2012;
- Parte 3: Processos de construção (Tabelas 1F - Fases, 1S - Serviços, 1D - Disciplinas), publicada em 2014;
- Parte 4: Recursos da construção (Tabelas 2N - Funções organizacionais, 2Q - Equipamentos e 2C - Componentes);
- Parte 5: Resultados da construção (Tabelas 3E - Elementos e 3R - Resultados da construção);
- Parte 6: Unidades de construção (Tabelas 4U - Unidades e 4A - Espaços);
- Parte 7: Informação da construção (Tabela 5I - Informação), publicada em 2015.
Conforme mostra a Figura 8, a partir do núcleo da classificação da informação proposta pela ISO 12006-2 (Figura 7), a NBR 15965 segue a lógica do relacionamento entre classes e define 13 tabelas que se inter-relacionam e permitem, assim, a construção de modelos que tem como característica a padronização da informação trocada entre as diversas disciplinas. Ou seja, utilizando-se do sistema de classificação proposto pela norma, a interoperabilidade entre os diversos agentes do processo de projeto se torna muito mais simples.
Figura 8. Relação entre a NBR 15965 e ISO 12006-2. Fonte: ABDI; MDIC, 2017
A visão da norma é de que um processo de construção utiliza recursos para obter resultados. Assim, um “componente” é parte (ou compõe o todo) de um “elemento”, que será parte de um “resultado da obra”. Para obter esse resultado, serão utilizados ainda “agentes”
de uma “disciplina” que executarão um “serviço” utilizando “equipamentos e/ou ferramentas”, seguindo “informações”. As tabelas de materiais e propriedades complementam as demais, estipulando suas possíveis características. Os “resultados”
compõem as “unidades” e seus “espaços” (ABDI; MDIC, 2017). Uma síntese é ilustrada na Figura 9.
Figura 9. Relacionamento entre as tabelas da NBR 15965. Fonte: ABDI; MDIC, 2017
Em relação ao planejamento 4D e controle da execução, a Tabela 3R (Resultados) é a que melhor se aplica, na medida em que engloba de maneira abrangente serviços a serem executados, incluindo assim atividades que em geral não fazem parte do modelo propriamente dito, por serem de caráter preparatório ou provisório (ABDI; MDIC, 2017). Essa Tabela é composta pelos serviços num nível macro, como por exemplo “Instalação do Canteiro”, e por atividades que compõem esse serviços, como a locação de conteiners, instalações provisórias, etc. A Figura 10 traz um exemplo da associação entre as atividades classificadas segundo a NBR 15965, utilizando a Tabela 3R com o seu tempo de execução.
Figura 10. Exemplo de cronograma utilizando a Tabela 3R. Fonte: ABDI; MDIC, 2017
Além disso, no planejamento 4D não é exigido um grau de detalhamento dos componentes muito profundo, desde que se mantenha a capacidade de comunicação do modelo com o planejamento desenvolvido. A utilização de cores, movimentos e transparências para representar o status da progressão das atividades é também uma ferramenta utilizada hoje nas modelagens 4D (ABDI; MDIC, 2017).
2.5.4 Aplicativos 4D
Aplicativos 4D são aqueles desenvolvidos especificamente visando à criação e visualização de modelos através de visualizações 4D, na forma de filmes ou simulações virtuais do cronograma (EASTMAN, 2011). Já aplicativos BIM 4D são aqueles capazes de utilizar modelos BIM como fonte de informações associadas à geometria da edificação.
O tópico 7.2.4 do Guia BIM 03 da ABDI-MDIC (2017) indica alguns pontos a serem considerados na escolha de qual aplicativo BIM 4D será utilizado:
- Capacidade de importação de arquivos BIM;
- Capacidade de importação de cronogramas;
- Mescla/atualização de modelos 3D/BIM;
- Reorganização das informações;
- Componentes temporários/auxiliares;
- Animação;
- Análise;
- Capacidade de saída;
- Ligação automática de informações.
Dentre os softwares 4D de maior expressividade no mercado e academia nacionais, encontram-se o Autodesk Navisworks®, o Synchro PRO® e Vico Office® (ABDI; MDIC, 2017).
O Navisworks (Figura11) é uma solução completa de projeto que tem como principais funcionalidades (1) A navegação interativa de modelo tridimensional, sendo o protótipo digital um modelo integrado que é resultado da combinação dos vários projetos multidisciplinares; (2) Detecção de colisões/ interferências; (3) Levantamento de quantitativos; (4) Simulação 4D e 5D (ABDI; MDIC, 2017). No que tange à simulação 4D, o produto tem campos que permitem a integração com softwares de planejamento tradicional, como o MS-Project® e Oracle Primavera®, permitindo assim a importação de cronogramas.
Figura11. Interface do software Navisworks. Fonte: Autodesk
Na literatura, a maioria dos artigos relacionados à modelagem 4D faz uso desse software. Em pesquisa com o objetivo de elaborar o planejamento de curto prazo de um pavimento tipo utilizando a modelagem 4D, Oliveira (2014) trabalhou com o Navisworks e obteve como produto final de seu estudo dois vídeos representando o planejamento executivo do pavimento, o primeiro abordando os principais serviços a serem executados e o segundo focado no levantamento da alvenaria. Além disso, a geração de projetos de proteção coletiva e de alocação de materiais e equipamentos, inputs fundamentais para a definição do layout e
da logística do canteiro, foram resultados também alcançados (OLIVEIRA P. , 2014).
Uma simulação em Navisworks de ampliação de uma empresa com o uso de estruturas metálicas, por sua vez, foi produto de estudo conduzido por Boszczowski (2015).
Além de tornar mais clara a relação entre as atividades devido à visualização digital, a simulação possibilita também a criação de melhores estratégias de ataque, gestão de canteiro e tomadas de decisão mais rápidas, bem como melhora a comunicação e colaboração entre todos os indivíduos (BOSZCZOWSKI, 2015).
O Synchro PRO é uma solução 4D da empresa Synchroltd baseada no Método do Caminho Crítico (PERT-CPM). O software possui ferramentas sofisticadas de gestão e planejamento, permitindo a atribuição de recursos, calendários, custos, riscos etc. Entre os recursos mais avançados de gestão que possui estão (1) Análise de Valor Agregado (EVA);
(2) Análise e nivelamento de recursos (3) Simulação de crescimento/desaparecimento de objetos; (4) Criação de perfis de usuário com representação de cores e transparências; (5) Visualização do modelo em “datas distintas” ao mesmo tempo.
Já o Vico Office, da empresa Trimble, é uma solução bastante abrangente que possui funcionalidades relacionadas tanto à quantificação, orçamentação, controle e gestão da produção. O software possui módulos integrados de 3D, 4D e 5D, sendo o método de linha de balanço o princípio de operação da sua modelagem 4D. Assim, seu uso é mais indicado para empreendimentos compostos por atividades ou unidades repetitivas.
Ainda que a quantidade de estudos que foram conduzidos utilizando as duas soluções mencionadas seja inferior ao número de estudos feitos com o Navisworks, pesquisas também apontam para ganhos no planejamento do layout e da logística do canteiro, fluxo de montagem mais eficaz, redução de erros e do tempo de execução do empreendimento (BATAGLIN, D., PEÑALOZA, SMOLINSKI, FORMOSO, & BULHÕES, 2016; JUNIOR, 2016).
2.6 TENDÊNCIAS FUTURAS
Dentre os objetivos finais buscados com a adoção do BIM e do planejamento 4D, se encontram a elaboração de projetos e execução de obras com menores custos e prazos e com maior qualidade, garantindo previsibilidade e confiabilidade mais elevadas a essas atividades (EASTMAN, 2011). Contudo, conforme foi mencionado, a adoção e desenvolvimento dessas soluções no diversos países não ocorre de maneira uniforme, sendo em muito dependente do apoio governamental, sobretudo porque há uma defasagem de tempo entre a tomada de
conhecimento acerca desse tipo de inovação e a sua primeira utilização (GLEDSON &
GREENWOOD, 2016).
Nesse sentido, países que tiveram um incentivo inicial mais cedo voltado para o desenvolvimento dessas tecnologias se encontram hoje em estágio mais avançado de utilização e pesquisa acerca do tema. Assim, pensando em Brasil, muitas das tendências futuras para o país já são realidade em outros lugares do mundo.
Estudos recentes de países como os Estados Unidos e o Reino Unido, que possuem nível mais alto de desenvolvimento do BIM 4D, apontam para uma tendência de utilização da tecnologia mais voltada para o acompanhamento e controle de obras, buscando simplificar (e automatizar, em alguns casos) a coleta de dados da construção, substituindo as documentações físicas em papel, garantindo, assim, maior confiabilidade da informação e melhor poder de tomada de decisão por parte do gestor. Ou seja, nesses países já é feito o gerenciamento da construção como um todo em BIM 4D, englobando tanto o seu planejamento quanto seu controle.
No controle de obras, uma prática comum em diversos empreendimentos é realizar fotografias da sua execução com o objetivo de documentar o seu progresso. Assim, é possível acompanhar, planejar e tomar decisões quando essas imagens são impressas e trazidas à equipe em campo. Contudo, esse processo como um todo é bastante manual, suscetível a omissões e esquecimentos e a informação acaba não sendo compartilhada entre os diversos participantes do projeto ao longo do tempo (PARK, CAI, & PERISSIN, 2018).
Uma alternativa sugerida por Park, Cai e Perissin (2018) é o registro automático de fotos da execução da obra e associação dessas à modelagem da informação da construção 4D para identificação de elementos BIM presentes nas fotografias. Ou seja, a partir da comparação das imagens fotografadas a um conteúdo base em BIM 4D, é feita a procura da imagem no modelo para determinar a localização mais próxima de onde ela foi tirada. Em seguida, um conceito de grade 2D é utilizado para identificar as diferenças entre os componentes BIM presentes naquela localização do modelo 4D e a foto. A Figura 12 mostra a busca mais próxima no modelo 4D a partir da imagem e a Figura 13 a detecção de objetos através do conceito de grade.
Figura 12. Comparação de imagem entre (a) a foto retirada durante a execução e (b) o resultado da busca de imagem no modelo 4D mais similar. Fonte: Park; Cai e Perissin, 2018
Figura 13. Detecção dos objetos entre (a) a foto tirada e (b) o resultado da busca de imagem no modelo 4D mais similar.
Fonte: Park; Cai e Perissin, 2018
A pesquisa concluiu que o método pode fornecer precisão considerável acerca das localizações das fotos, bem como na identificação de diferenças entre as fotos e os objetos BIM do modelo 4D. Contudo, a Figura 13 mostra que, apesar da parte amarela identificar o objeto em forma “T” diferindo do modelo, o quadrado na parte superior direita revela que a tecnologia isoladamente ainda não garante um acompanhamento efetivo da execução.
Segundo os autores, pesquisas futuras devem ter como foco o aumento da precisão da associação entre os registros fotográficos e a localização na modelagem 4D e a determinação do status da obra (atrasada, no cronograma ou adiantada) com base nas suas imagens reais.
Outro estudo propõe a utilização de smartphones para monitoramento do progresso da construção, a partir de um novo sistema que compreende um aplicativo denominado BIM-U e um canal de realidade aumentada no telefone chamado BIM-Phase. O BIM-U é um aplicativo
do Android no qual o usuário final atualiza o progresso das atividades na obra, sendo estes dados utilizados para atualizar o modelo 4D associado a diferentes parâmetros de custo, como valor agregado, valor previsto e custo real. Já o BIM-Phase é um canal de realidade aumentada no smartphone utilizado durante a fase de construção para implementação de um modelo 4D “planejado” integrado a um vídeo de realidade aumentada mostrando o progresso real versus planejado.
2.7 CONSIDERAÇÕES FINAIS
O Brasil vive uma fase inicial de desenvolvimento e utilização do BIM 4D e pesquisas como a de Suzuki e Santos (2015) mostram o seu crescimento no país nos últimos anos.
Em termos de futuro, as recentes iniciativas do governo federal buscando incentivar a utilização do BIM 4D (coletânea de Guias BIM ABDI-MDIC, a obrigatoriedade no uso do BIM em obras públicas financiadas com recursos do governo federal a partir de 2021 e licitações sob regime de contratação integrada), associadas à formação de profissionais qualificados em BIM por universidades e à melhor interoperabilidade garantida pela classificação da informação em BIM (estabelecida em norma ABNT NBR 15965), demonstram que as bases para o crescimento do BIM 4D no país são sólidas.
Ainda que haja hoje no Brasil maior enfoque por parte da academia e do mercado na etapa de planejamento das obras, tal como o próprio projeto aqui desenvolvido, experiências descritas na literatura de países com maior nível de desenvolvimento apontam para o que deve ser o futuro do BIM 4D no país; isto é, o seu uso englobando também o controle de obras, aumentando cada vez mais o impacto do BIM 4D sobre custos, prazos e qualidade dessas obras e serviços de engenharia.
3 METODOLOGIA
3.1 OBJETO DE ESTUDO DO PROJETO
No projeto a ser realizado, o ponto de partida será a planta (Figura 14) em CAD de uma residência unifamiliar de 70m², composta por garagem, sala, cozinha, área de serviço, uma suíte, um quarto e um banheiro.
Figura 14. Planta baixa da residência unifamiliar, objeto do estudo. Fonte: Arcos, 2018
3.2 ETAPAS DO PROJETO
3.2.1 Criação, Coordenação e Compatibilização de Projetos
A partir da planta baixa, será criada uma modelagem tridimensional em BIM utilizando o software Revit. Este modelo servirá como base para elaboração dos projetos
estrutural e de instalações, sendo estes desenvolvidos respectivamente nos softwares TQS® e REVIT MEP®.
Assim, será possível atingir o objetivo específico de avaliação do grau de integração e colaboração entre os diversos softwares. Essa avaliação possuirá aspecto qualitativo e será realizada com base principalmente no que for observado ao longo do processo de compatibilização dos projetos, tais como dificuldades na exportação e importação de arquivos, possível perda de dados na movimentação de arquivos entre softwares, facilidade na realização de mudanças no modelo e atualização da informação nos diversos softwares, etc.
Além disso, as soluções encontradas e pontos observados para uma boa realização do processo de compatibilização entre disciplinas servirão insumos fundamentais para a elaboração do manual do planejamento 4D, o qual será abordado mais detalhadamente no tópico 3.2.4.
O produto final dessa primeira parte será o modelo 3D compatibilizado, resultado do aperfeiçoamento do modelo ao longo do tempo. Apesar do GUIA BIM 03 da ABDI-MDIC (2017) avaliar que não é necessário um nível de desenvolvimento elevado para a elaboração do planejamento 4D, pretende-se obter um projeto compatibilizado com componentes desenvolvidos em nível avançado nessa etapa do projeto.
3.2.2 Extração de Quantitativos e Montagem do Cronograma
A partir do modelo 3D compatibilizado, será feita a extração dos quantitativos de elementos e componentes, que servirão de input para a elaboração da lista de atividades da obra. Estas serão definidas, detalhadas e organizadas com o auxílio da classificação da informação da Tabela 3R (Resultados de Serviços) da ABNT NBR 15965 e irão compor a EAP (Estrutura Analítica de Projeto) da construção.
Em seguida, serão estimadas as durações das atividades a serem realizadas para construção do cronograma no software de planejamento MS Project. Nessa estimativa, serão utilizados dados de produtividade das composições unitárias do SINAPI, que associados aos quantitativos de serviços, resultarão na definição da duração das tarefas.
Nesse processo, adaptações das composições do SINAPI possivelmente terão de ser realizadas, buscando-se levar em conta todas as atividades detalhadas de acordo com a classificação da Tabela 3R. Assim, a ideia é buscar integrar de maneira colaborativa o projeto e a execução, ponto destacado como fundamental na literatura para uma boa estruturação da modelagem 4D.
3.2.3 Simulação 4D
Tendo o modelo 3D compatibilizado e o cronograma definido, este será importado para o Navisworks, software que será utilizado na construção da simulação 4D a partir dessas duas informações. Diante da visualização espacial da construção ao longo do tempo, possíveis alterações poderão ser feitas no cronograma, tanto no que diz respeito à duração das atividades quanto à sua ordem de execução. Após as devidas alterações buscando uma simulação mais realista e precisa, será obtida a versão final da simulação 4D, outro objetivo específico deste trabalho. A Figura 15 traz um resumo das três etapas citadas para o desenvolvimento da simulação 4D.
Figura 15. Fluxo de etapas previstas para o desenvolvimento da simulação 4D.
Fonte: ABDI; MDIC, 2017
3.2.4 Elaboração do Manual do Planejamento 4D e Checklist
O manual para o planejamento 4D terá sua construção como um processo contínuo ao longo da execução das etapas deste projeto e será dividido em três capítulos. Estes terão como foco cada um dos subtópicos citados acima, abordando principalmente “como” fazer um planejamento 4D bem construído e eficiente. Portanto, o manual não estará voltado para a avaliação específica do planejamento do projeto que foi aqui realizado, e sim para a construção futura do planejamento 4D de outros empreendimentos a partir das lições apreendidas, que servirão primordialmente para sustentar a elaboração do manual proposto, objetivo geral do projeto.
Assim, as soluções, pontos centrais e possíveis riscos associados ao planejamento do processo de construção coordenada e integrada entre as diversas disciplinas (e seus softwares); à extração de quantitativos, uso da classificação da Tabela 3R e determinação de duração de atividades segundo input de produtividade do SINAPI; e à construção da simulação 4D em Navisworks serão pontuados no manual.
Por fim, após a elaboração do manual, será criado um checklist prático com o objetivo de guiar o processo de planejamento BIM 4D conforme descrito no manual e validar se, após o final do planejamento, etapas-chaves para construção de um bom planejamento 4D foram concluídas. Assim, será atingido o último objetivo específico.
3.3 CRONOGRAMA DO PROJETO
O cronograma do presente trabalho é indicado no Quadro 5, sendo que a Figura 16 traz um diagrama de Gantt das etapas do projeto.
Quadro 5. Cronograma do projeto
